đồ án sản xuất xi măng và thiết kế hệ thống xử lý khí thải sản xuất xi măng

Xi măng (Cement) là một loại chất kết dính thủy lực, được dùng làm vật liệu xây dựng. Xi măng được tạo thành bằng cách nghiền mịn clinker, thạch cao thiên nhiên và phụ gia (vỏ sò, đất sét). Khi tiếp xúc với nước thì xảy ra các phản ứng thủy hóa và tạo thành một dạng hồ gọi là hồ xi măng. Tiếp đó, do sự hình thành của các sản phẩm thủy hóa, hồ xi măng bắt đầu quá trình ninh kết sau đó là quá trình hóa cứng để cuối cùng nhận được một dạng vật liệu có cường độ và độ ổn định nhất định.Năm 2010, tổng công suất thiết kế các nhà máy xi măng đạt 63 triệu tấn, năng lực sản xuất 53 triệu tấn. Theo định hướng quy hoạch phát triển ngành xi măng Việt Nam, tổng công suất năm 2015 là 84 triệu tấn và đến năm 2025 là 121 triệu tấn...

Chương I Tổng quan 1.1.Tổng quan ngành xi măng: 1.1.1 Khái niệm xi măng Xi măng (Cement) loại chất kết dính thủy lực, dùng làm vật liệu xây dựng Xi măng tạo thành cách nghiền mịn clinker, thạch cao thiên nhiên phụ gia (vỏ sò, đất sét) Khi tiếp xúc với nước xảy phản ứng thủy hóa tạo thành dạng hồ gọi hồ xi măng Tiếp đó, hình thành sản phẩm thủy hóa, hồ xi măng bắt đầu q trình ninh kết sau q trình hóa cứng để cuối nhận dạng vật liệu có cường độ độ ổn định định Xi măng thành phần vật liệu quan trọng cơng trình xây dựng loại vật liệu sử dụng rộng rãi Sở dĩ, xi măng loại vật liệu quan trọng xây dựng có xi măng có khả làm tăng độ bám bê tông, đồng thời làm cho sỏi cát kết dính hỗn hợp bê tơng 1.1.2 Quy mô sản xuất xi măng Việt Nam Năm 2010, tổng công suất thiết kế nhà máy xi măng đạt 63 triệu tấn, lực sản xuất 53 triệu Theo định hướng quy hoạch phát triển ngành xi măng Việt Nam, tổng công suất năm 2015 84 triệu đến năm 2025 121 triệu Đến có khoảng 90 Cơng ty, đơn vị tham gia trực tiếp sản xuất phục vụ sản xuất xi măng nước, đó: khoảng 33 thành viên thuộc tổng công ty xi măng Việt Nam, công ty liên doanh, 50 công ty nhỏ trạm nghiền khác Hiện sản phẩm xi măng thị trường có nhiều loại, nhiên thông dụng thị trường Việt Nam gồm hai loại sản phẩm chính: - Xi măng Portland gồm thành phần clinker phụ gia thạch cao Ví dụ: PC 30, PC 40, PC 50 -Xi măng Portland hỗn hợp với thành phần clinker thạch cao, ngồi cịn số thành phần phụ gia khác đá puzolan, xỉ lò Ở thị trường loại xi măng có tên gọi PCB 30, PCB 40 1.1.3 Nguyên, nhiên liệu dùng trình sản xuất xi măng Xi măng sử dụng nguyên liệu thô gồm: canxi, silic, sắt, nhơm Những thành phần có đá vơi, đất sét cát Xi măng có hỗn hợp cát đất sét với tỉ lệ nhỏ Và đương nhiên cát đất sét đáp ứng nhu cầu silic, sắt nhôm Để nung clinke xi măng người ta dùng loại nhiên liệu : khí thiên nhiên, dầu lửa loại dầu hỏa, ma dút, nhiên liệu rắn than đá lửa dài nhiều chất bốc, than Antraxit lửa ngắn chất bốc Tùy thiết bị lị nung ầm u cầu loại nhiên liệu có khác 1.1.4 Sơ đồ sản xuất xi măng Hình 1.Sơ đồ sản xuất xi măng ⁕ Thuyết minh sơ đồ: Giai đoạn 1: tách chiết nguyên liệu thơ: Xi măng có sử dụng ngun liệu thơ gồm: canxi, sắt, silic, nhơm thành phần đất sét, đá vôi cát Nguyên liệu thô tách từ núi đá vơi sau thơng qua băng chuyền vận chuyển tới nhà máy Ngoài cịn nhiều ngun liệu thơ khác tham gia vào trình sản xuất xi măng như: đá phiến, vảy thép cán, tro bay bơ xít với lượng yêu cầu nhỏ Trước vận chuyển tới nhà máy khối đá lớn nghiền nhỏ có kích thước tương đương với kích thước viên sỏi Giai đoạn 2: phân chia tỷ lệ, trộn lẫn nghiền: Các nguyên liệu thô từ quặng chuyển đến phịng thí nghiệm nhà máy, phịng thí nghiệm tiến hành phân tích để chia tỷ lệ xác đá vôi đất sét trước bắt đầu nghiền Thông thường chia theo tỷ lệ 80% đá vơi 20% đất sét Sau nhà máy tiến hành nghiền hỗn hợp với trợ giúp lăn quay bàn xoay Bàn xoay quay liên tục lăn lăn tiếp xúc trực tiếp với hỗn hợp để nghiền hỗn hợp thành bột mịn Hỗn hợp ngun liệu thơ cịn lại dự trữ đường ống sau nghiền hỗn hợp thành bột mịn Giai đoạn 3: Trước nung: Những nguyên liệu nghiền hoàn chỉnh đưa vào buồng trước nung Buồng chứa chuỗi buồng xoay trục đứng, nguyên liệu thơ đẩy qua vào lị nung Buồng trước nung tận dụng nhiệt tỏa từ lò, giúp tiết kiệm lượng làm cho nhà máy thân thiện với môi trường Giai đoạn 4: Giai đoạn lò: Nhiệt độ lò lên tới 1450⁰C xảy phản ứng hóa học khử cacbon thải khí CO2 Chuỗi phản ứng hóa học Ca SiO2 tạo CasiO3 thành phần xi măng Lị nhận nhiệt từ bên ngồi nhờ khí tự nhiên than đá Khi nguyên liệu rơi xuống phần thấp lị nung hình thành lên sỉ khơ Giai đoạn 5: Làm mát nghiền thành phẩm: Sau khỏi lị, sỉ làm mát nhờ vào khí cưỡng bức, sỉ tỏa lượng nhiệt hấp thụ từ từ giảm nhiệt, lượng nhiệt sỉ tỏa thu lại quay trở vào lò, giúp tiết kiệm lượng Các viên bi sắt giúp nghiền bột mịn thành xi măng Giai đoạn 6: đóng bao vận chuyển: Sau nghiền thành bột, xi măng đóng bao với trọng lượng từ 20 – 40kg/ túi, chúng phân phối tới cửa hàng tới tay người tiêu dùng 1.1.5 Đặc trưng nguồn thải trình sản xuất a Bụi Các phần tử chất rẵn thể rời rạc (vụn) tạo trình nghiền, ngưng kết phản ứng hóa học khác Dưới tác dụng dịng khí khơng khí, chúng chuyển thành trạng thái lơ lửng điều kiện định chúng tạo thành thứ vật chất gọi bụi Bụi chất thải chủ yếu công nghệ sản xuất xi măng Trong tất cơng đoạn phát sinh bụi Bụi có nhiều dạng kích thước khác Ảnh hưởng tới sức khỏe người bụi chủ yếu liên quan đến kích thước hạt bụi Bụi chứa chất rắn cực nhỏ chất lỏng đủ nhỏ để sâu vào phổi gây vấn đề sức khỏe nghiêm trọng b.Khí thải Khí thải phát sinh công đoạn sấy nguyên liệu, lị nung Đặc biệt cơng đoạn nung clinker Đây nguồn nhiễm lớn có ảnh hưởng mạnh tới dân cư xung quanh Trong thành phần khí thải ngồi bụi cịn có chất độc hại : SO 2, H2S, NOx, HF … Khí SO2, CO2, NOx, CO hình thành trình cháy nhiên liệu Trong trình sấy nguyên nhiên liệu, đặc biệt trình nung clinker, sử dụng nhiên liệu than, nguyên tố có nhiên liệu, phụ gia : C, N, O, S, H, F cháy tác dụng với oxy khơng khí sinh lượng khí thải độc hại CO x, SO2, NOx, HF… thoát theo ống thải gây nhiễm mơi trường *Khí CO CO2 Khí CO CO2 sinh chủ yếu nguồn: - Do q trình cháy nhiên liệu có chứa cacbon: cacbon thành phần tát loại than Các phản ứng cháy cung cấp nhiệt cho trình nung clinker Các trình xảy sau: 2C + O2 = 2CO 2CO + O2 = 2CO2 C + H2O = CO + H2 C + CO2 = 2CO Ngoài phản ứng trên, sản phẩm sinh tác dụng lẫn tạo nên sản phẩm - Do trình phân hủy đá vôi nhiệt độ cao: Trong trình nung clinker, thành phần đá vơi ngun liệu có chứa CaCO3, MgCO3, CaSO4… Các chất bị phân hủy nhiệt độ cao, sinh khí CO2 theo phản ứng sau: CaCO3 = CaO + CO2↑ MgCO3 = MgO + CO2↑ CO Hydrocacbon: sinh trình cháy khơng hồn tồn Nếu thiết bị lị, buồng đốt thiết kế vận hành tốt lượng phát thải khí CO thấp khơng đáng kể khoảng 200 ppm đốt than, hydrocacbon khoảng 200ppm *Khí SO2 Khí SO2 hình thành trình cháy nhiên liệu có chứa hợp chất lưu huỳnh, lị nung clinker, lị đốt than để cháy Lượng khí SO hình thành phụ thuộc trực tiếp vào hàm lượng lưu huỳnh nhiên liệu - Do đốt than lò, phản ứng xảy sau: S + O2 = SO2 - Do phân hủy nguyên liệu: Một phần lưu huỳnh có nguyên liệu dạng CaSO 4, Na2SO4, K2SO4, CaS, Na2S, CS2 trình nung phân hủy tạo SO2 *Khí NOx Oxit nitơ thường gọi chung NO x bao gồm NO NO2 … Khi NOx hình thành trình cháy nhiên liệu, nitơ nhiên liệu khơng khí cháy bị oxy hóa để trở thành oxit nitơ Lượng NO x tạo thành phụ thuộc vào lượng dư khơng khí đưa vào buồng đốt lượng nito có nhiên liệu Dưới tác dụng nhiệt độ cao lị, O N2 khơng khí tác dụng với theo phản ứng thuận nghịch: N2 + O2 ↔ 2NO NO + 0,5O2 ↔ NO2 Ở gần lửa, NO chiếm 90 – 95% phần cịn lại NO Trong thiết bị cơng nghiệp khí NO kết hợp với oxy tạo thành NO2 Sự phát thải NOx trình cháy bao gồm ba nguồn khác nhau: - NOx tức thời: Nito oxy có phản ứng nhanh tác dụng xúc tác hợp chất cacbon hình thành lửa - NOx nhiệt: Nito oxy tự khơng khí kết hợp với tác dụng nhiệt độ cao - NOx nhiên liệu: Thành phần nito hữu nhiên liệu tác dụng với oxy Thường có khoảng 10 – 50% nito nhiên liệu biến thành NOx trình cháy Sự hình thành NOx sản phẩm cháy phụ thuộc vào nhiều yếu tố: nhiệt độ lửa, nồng độ N2 O2 buồng đốt, thời gian lưu tốc độ nguội sản phẩm cháy 1.2 Một số phương pháp xử lý bụi khí thải sản xuất xi măng 1.2.1 Phương pháp xử lý bụi * Buồng lắng: Ngun lý: khơng gian hình hộp có tiết diệt ngang lớn nhiều lần so với tiết diện đường ống dẫn khí vào dẫn tới việc giảm vận tốc dịng khí bụi Nhờ hạt bụi có đủ thời gian rơi xuống chạm đáy tác dụng trọng lực bị giữ lại Buồng lắng bụi ứng dụng để lắng bụi thơ có kích thước hạt từ 30 µm trở lên Tuy vậy, hạt có kích thước nhỏ bị giữ lại buồng Hình 2.1 Buồng lắng bụi Cấu tạo: a – kiểu buồng đơn giản nhất, b – kiểu buồng nhiều sàn, c – buồng có vách ngăn, d – buồng có xích dây kim loại - - Ưu điểm: • Thiết bị cấu tạo đơn giản, đầu tư thấp Có thể xây dựng gạch • Giá thành bảo dưỡng sữa chữa thấp • Tổn thất áp suất nhỏ, làm việc nhiệt độ áp suất khác Nhược điểm: • Cồng kềnh chiếm nhiều khơng gian • Khó dọn vệ sinh bụi bám tầng Đôi người ta phải dùng biện pháp phun nước áp lực mạnh để tẩy rửa • Chỉ đạt hiệu cao với hạt bụi có kích thước >30 μm Hiệu suất lọc thường từ 50 ÷55 % *Cyclon Ngun lý: khơng khí mang bụi vào thiết bị theo ống dẫn lắp theo phương tiếp tuyến với thân hình trụ cyclon,khơng khí chuyển động xoắn ốc bên thân hình trụ cyclon, chạm vào ống đáy hình phiễu dịng khí bị dội ngược trở lên giữ chuyển động xoắn ốc ngồi ống thải Các hạt bụi chịu tác dụng lực ly tâm chuyển động phía thành ống thân hình trụ,rồi chạm vào → động rơi xuống đáy phễu Hình 2.2 Thiết bị cyclon - - Ưu điểm: • Sử dụng rộng rãi,giá thành rẻ,chế tạo dễ dàng • Khơng có chi tiết chuyển động,vận hành dễ dàng • Có thể làm việc nhiệt độ cao tới 500℃ áp suất cao Trở lực cố định khơng lớn • Có thể kết hợp thành tổ hợp xiclon chùm → làm việc hiệu Nhược điểm: • Hiệu suất thấp hạt có kích thước d≤5 𝜇𝜇 • Tổn thất áp suất thiết bị tương đối cao • Khơng thể thu hồi bụi kết dính *Hệ thống lọc bụi túi vải Nguyên lý: khơng khí chứa bụi dẫn vào thiết bị lọc bụi,tại bụi tiếp xúc với túi vải thiết kế thùng lọc, bụi tách khỏi khơng khí dính vào bề mặt túi vải, khơng khí sau qua lỗ thơng khí vải lên theo đường ống ngồi Sau thời gian,túi vải bị hạt bụi bích kính → làm giảm cơng suất lọc bụi → làm túi vải phương pháp rũ , dùng khí nén, rũ túi phương pháp đổi ngược chiều dịng khí Thiết bị lọc bụi túi vải thường đặt phía sau thiết bị lọc bụi học để giữ lại hạt bụi nhỏ mà trình lọc học không giữ lại Khi hạt bụi thơ hồn tồn tách lượng bụi giữ túi giảm Một vài ứng dụng túi lọc nhà máy xi măng, lò đốt, lò luyện thép máy nghiền ngũ cốc 10 13 Lưu lượng khói (SPC) điều kiện thực tế (tkhói = 1350C) m3/s LT’=28,04 (273+135)/(273+25) 38,96 14 Tải lượng khí CO với ρCO =1,25kg/m3chuẩn Tải lượng khí CO2 với ρCO2=1,977 kg/m3chuẩn Tải lượng khí NOx g/s MCO=103 4,834.10-3.1,25 5600/3600 8,40 g/s MCO2=103 1,196 1,977 5600/3600 g/s MNOx=103.47,88/3600 15 16 3284,02 13,3 17 Tải lượng tro bụi với g/s Mbui=10.0,5.15 5600/3600 104,16 hệ số tro bay theo khói a = 0,5 (Nguồn: Trần Ngọc Chấn, Ơ nhiễm khơng khí xử lý khí thải, NXB Khoa học kỹ thuật, 2011) Ghi chú: m3 chuẩn/kgNL – mét khối điều kiện chuẩn 1kg nhiên liệu B – Lượng than cám tiêu thụ, kg/h B = 18.510,8 kg/h Q – Lượng nhiệt nhiên liệu tỏa SPC – lượng sản phẩm cháy (lượng khói) Hệ số phát thải khí SO2 từ lị nung là: [AP42] 0,26kg/tấn than Hệ số phát thải khí CO2 từ lị nung là: [AP42] 900kg/tấn than Hệ số phát thải khí CO từ lò nung là: [AP42] 2,4kg/tấn than Hệ số phát thải khí NOx từ lị nung là: [AP42] 2,4kg/tấn than Đại lượng tính tốn Bảng II.6 – Nồng độ phát thải chất nhiễm khói thải Đơn vị Cơng thức tính Kết 22 Nồng độ phát thải chất ô nhiễm khói thải điều kiện chuẩn: a./ Khí SO2 b./ Khí CO c./ Khí CO2 d./ Khí NOx e./ Bụi g/Nm3 g/Nm3 g/Nm3 g/Nm3 g/Nm3 CSO2 =0,26/VSPC=0,26/10,628 CCO = 0,49/VSPC = 0,49/10,628 CCO2=900/VSPC=900/10,628 CNOx =2,4/VSPC =2,4/10,628 Cbụi = Mbụi/LT= 104,16/28,04 0,024 0,05 94,7 0,23 5,77 Theo QCVN 23:2009/BTNMT quy chuẩn kỹ thuật quốc gia khói thải lò nung xi măng: giá trị tối đa cho phép thơng số nhiễm khói thải lị nung xi măng tính theo cơng thức sau: Cmax = C x Kp x Kv (mg/Nm3) Trong đó: + Cmax giá trị tối đa cho phép thông số nhiễm khí thải cơng nghiệp sản xuất xi măng, tính miligam mét khối khí thải chuẩn (mg/Nm3); + C giá trị nồng độ thông số quy định mục 2.2 (mg/Nm3); + Kp hệ số công suất quy định mục 2.3; Chọn Kp = + Kv hệ số vùng, khu vực quy định mục 2.4; Chọn Kv = Từ suy nồng độ bụi lớn phép phát thải ngồi mơi trường: Cmax = 200 x x =200 (mg/Nm3) Từ tính toán so sánh với QCVN 23:2009/BTNMT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia khí thải cơng nghiệp bụi chất vơ cơ, nhận định dịng thải khả xử lý theo bảng: Bảng II.7 - Bảng so sánh nồng độ chất ô nhiễm khói th ải với QCVN 23:2009/BTNMT Thơng số Nồng độ sản QCVN 23:2009 Cột B 23 Vượt quy Đánh giá Hiệu suất xử lý tối Bụi tổng SO2 NOx phẩm cháy mg/Nm3 5770m 24 230 mg/Nm3 chuẩn 200 500 850 11,54 lần Không Không thiểu Cần xử lý Không Không 97 % - Đối chiếu với giới hạn tối đa cho phép bụi chất vô khí thải cơng nghiệp theo QCVN 23:2009/BTNMT, ta thấy nồng độ bụi tổng vượt mức quy định Do giới hạn đồ án II nên em xin phép tính tốn đến q trình xử lý bụi Sau em xin đề xuất công nghệ xử lý thích hợp CHƯƠNG III: ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ 3.1.Đề xuất thuyết minh công nghệ: * Việc lựa chọn phương án tối ưu để xử lý vấn đề quan trọng cơng nghệ xử lý nhiễm mơi trường khơng khí Làm để giảm nồng độ bụi xuống mức cho phép mà lại vừa có hiệu kinh tế Phương pháp lựa chọn dựa nguyên tắc: - Thiết bị phù hợp với tính chất, kích thước hạt bụi Hiệu đạt yêu cầu, giá thành thấp Dễ dàng thi công lắp đặt Bảng III.1 : Phân bố kích thước bụi theo phương pháp RCM Thơng số Dữ liệu 56,0% Bụi 0,5 ÷ µm 30,4% Bụi ÷ 2,5µm 6,5% Bụi 2,5 ÷ 5àm 2,4% Bi ữ 7,5àm 1,6% Bi 7,5 ữ 10µm 3,1% Bụi > 10µm Trong q trình đốt nhiên liệu nung clinke, dịng khí thải có chứa khoảng 86,5% bi cú kớch thc t 0,5 ữ 2,5àm Nhng ưu điểm phân tích em chọn thiết bị xử lý bụi lọc bụi tĩnh điện ESP Hơn nữa, với điều kiện khí hậu thời tiết Việt Nam có tính chất nhiệt đới ẩm gió mùa, nhiệt độ trung bình năm cao 21 oC, độ ẩm khơng khí cao 80%, độ ăn mịn cao, đánh giá chung mơi trường khí hậu khắc nghiệt nên cần có thiết bị bền chống chịu tốt Vì vậy, với điều kiện ưu điểm phân tích thiết bị, em chọn thiết bị xử lý bụi lọc bụi tĩnh điện ESP 24 Sơ đồ dây truyền công nghệ *Thuyết minh: Khí thải từ lị nung nhà máy xi măng có nhiệt độ khoảng 135 oC vào hệ thống tách bụi tĩnh điện ESP Các hạt bụi tách khỏi dịng khí nhờ lực hút tĩnh điện Sau lắng bụi thu phễu nhờ phận rung gõ Sau dịng khí quạt hút ống khói thải ngồi mơi trường Ống khói phân tán khí thải độ cao định, đảm bảo không ảnh hưởng đến mơi trường xung quanh CHƯƠNG IV : TÍNH TỐN THIẾT BỊ XỬ LÝ 4.1./ Tính tốn thiết bị lắng bụi tĩnh điện ESP - Đầu vào hệ thống lọc bụi tĩnh điện là: + Lưu lượng khói thải điều kiện chuẩn: Q=28,04 Nm3/s + Lưu lượng khói thải điều kiện thực tế 135oC: Q2 =38,96 m3/s + Nhiệt độ khói thải: 135oC + Nồng độ bụi 25oC : 5,77 g/Nm3 + Nồng độ bụi 135oC : = 3,86 g/m3 Nm3 mét khối khí thải điều kiện tiêu chuẩn (t = 25oC áp suất p = at) Hiệu suất cần thiết kế là: η = 97% 25 - Xác định tiết diện ngang hữu ích thiết bị + Chia dịng lưu lượng vào ESP lắp song song  Lưu lượng vào ESP là: = 19,48 m3/s Để đảm bảo hiệu suất làm việc lắng bụi tĩnh điện vận tốc dịng khí thiết bị v = m/s Như vậy, tiết diện ngang thiết bị F = = 19,48 m2 Chọn chiều rộng thiết bị B = 3,5 m, chiều cao thiết bị H= = 5,5 m - Xác định vận tốc di chuyển hạt bụi phía điện cực hút ω=Kc.(p.ɛo.E2.d)/3μ Trong đó: + Kc: Hệ số hiệu chỉnh Cunningham Kc = + 9,73.10-3 • Với T = 273+135 = 4080K, đường kính hạt cần tách d = 2,5µm  Kc = + 9,73.10-3 = 1,08 + E cường độ điện trường (V/m) E= • • U: hiệu điện cấp ( chọn U = 50 KV) a : khoảng cách từ cực quầng đến cực lắng ( chọn a = 0,15 m )  E = = 333333,33 (V/m) + ɛo hệ số thẩm thấu điện, ɛo=8,854.10-12 (C/V.m) + μ: hệ số nhớt động lực khí 135oC ,Pa.s µ= ([3] – Trang 16) 00C atm: µ0 = 17,2.10-6 Pa.s Tk = 1350C  µ= =23,3.10-6 Pa.s + p số tĩnh điện hạt bụi, p=1,5 ÷ 2,4 Với bụi khơng dẫn điện lấy p =1,75 • • Vận tốc di chuyển hạt bụi phía điện cực lắng là: ω=1,08.(1,75.8,854.10-12.333333,332.2,5.10-6)/(3.23,3.10-6) 26 -  ω = 0,0665 m/s Hiệu suất tính tốn ESP kiểu η = – exp(- ) Trong đó: : hệ số tỉ lệ, số mặt cắt bất kỳ, chọn = + ω: vận tốc di chuyển hạt bụi phía cực lắng, m/s + L: tổng chiều dài điện cực lắng, m + a: khoảng cách từ cực ion hóa đến cực lắng, a = 0,15m + v: vận tốc trung bình dịng khí cực, v = 1m/s Hiệu suất tối thiểu mà ESP phải đạt 97 %  – exp(- ) = 0,97 – exp(- ) = 0,97  L=8m Vì chiều dài điện cực lắng lớn lên ta chia điện cực lắng làm hai trường tĩnh điện riêng biệt  Mỗi trường có chiều dài cực lắng m - Xác định lại hiệu suất lắng ESP Bảng IV.1: Hiệu suất xử lý bụi với hệ thống lọc bụi tính điện ESP Đường kính hạt bụi ð, µm 0.5 - 1-2.5 2.5-5 5-7.5 7.5-10 >10 Kc 1.393 1.196 1.078 1.039 1.025 1,0196 ω,m/s 0,0345 0,0380 0,0450 0,0712 0,190 0,2511 Hiệu suất: η 93 95 98 100 100 100 Tỷ lệ % (A) 56 30.4 6.5 2.4 1.6 3.1 + Hiệu suất chung toàn thiết bị là: η = ∑η.A/100 = 97% Vậy hiệu suất lọc bụi thiết kế thỏa mãn hiệu suất lọc tối thiểu cần thiết để đảm bảo yêu cầu nồng độ bụi đầu đạt QCVN 23:2009/BTNMT 27 - Xác định điện cực + Số lượng điện cực lắng: nl = +1 Trong đó: nl: số lượng điện cực lắng B: chiều rộng hữu ích thiết bị, m 2*a: khoảng cách điện cực lắng gần nhất, m  nl = +1= 13 + Diện tích bề mặt lắng thiết bị là: F = 2*H*L*(nl – 1) = 2.5,5.8.12 = 1200 m2 + Số dãy điện cực phóng trường: n = nl – = 12 (dãy) + Tổng số lượng điện cực phóng trường: nf = (nl – 1)( – 1) Trong đó: nf: số lượng điện cực phóng trường A: khoảng cách điện cực ion hóa ngồi theo chiều di chuyển dịng khí trường, A = m z: khoảng cách hai điện cực ion hóa gần nhau, z = 0,2 m  A/z: số điện cực phóng dãy, (A/z) - 1= (5/0,2) - = 24 điện cực  nf = (13 – 1).24 = 288 điện cực phóng - Điện áp tới hạn U0 cường độ dòng điện I0 + Cường độ tới hạn điện trường: E0 = 3,04.(β + 0,0311) 106 , V/m Trong đó: R: bán kính dây điện cực ion hóa, chọn R = 0,0015m β: tỉ số khối lượng đơn vị khí điệu kiện làm việc tiêu chuẩn, β= Trong đó: Pkq: áp suất khí quyển, N/m2 28 Pk: áp suất (dương âm) tương đối khí thiết bị lọc, N/m2 Vì ta bố trí quạt khói sau thiết bị hấp thụ SO2 cách xa lắng bụi tĩnh điện nên bỏ qua tổn thất áp suất, Pk = t: nhiệt độ khí, t=135oC  β =.= 0,722 Vậy cường độ tới hạn điện trường: E0 = 3,04 (0,722 + 0,0311) 106 = 4269110(V/m) + Điện áp tới hạn: U0 = E0 R1(- ) Trong E0: cường độ điện trường tới hạn mà bắt đầu xuất phóng điện, E0 = 4269110 (V/m) R1: bán kính điện cực ion hóa, R1 =0,0015m a: khoảng cách từ cực ion hóa đến cực lắng, a = 0,15m c: khoảng cách điện cực ion hóa dãy, c = z = 0,2m  U0 = 4269110.0,0015.( - ln) = 34651 V + Cường độ dòng điện I0 = Z.U.(U – U0), (A/m) Trong • U0: Điện áp tới hạn, V U: điện áp vào cực âm thiết bị, chọn U = 50 kV Z: số phụ thuộc vào kiểu thiết bị Đối với thiết bị lắng bụi tĩnh điện kiểu Z= Trong đó: χ: hệ số phụ thuộc vào vị trí tương đối cực ion hóa cực thu bụi thuộc kiểu bản, với a/c = 0,75 nên χ = 0,057 k: độ hoạt động ion, nhận k = 2,1*10-4 (m2/V.s)  Z = = 2,426.10-13 Vậy cường độ dòng điện là: I0 = 2,426.10-13.50000.(50000 - 34651) = 1,862.10-4 (A/m) = 0,1862 (mA/m) 29 + Điện tiêu thụ Công suất tiêu thụ điện thiết bị lắng bụi tĩnh điện không kể đến công suất thiết bị phụ xác định sau: , kW Trong đó: [3] – T201 Um: điện áp biên độ dòng điện cấp, Um = 50kV Itb: cường độ trung bình dịng điện thiết bị, A Itb = I0.H • I0: cường độ đơn vị dòng điện corona, I0 = 1,862.10-4 (A/m) • H: tổng chiều dài điện cực ion hóa,m Ho = np (số điện cực phóng) H (m) (số trường) = 288.5,7.2 =3268 m  Itb = 1,862.10-4 3168 = 0,6 (A) Kφ: hệ số dạng đường cong dịng điện, kφ=1,2÷1,5; chọn kφ=1,3 ηe: hiệu suất thiết bị, chọn ηe = 0,8; Cos φ: hệ số công suất, chọn Cos φ = 0,75; Ta có cơng suất thiết bị là: N = = 26 kW - Chọn lại kích thước thiết bị + Vỏ thiết bị cách điện cực lắng 20 cm, phía có bố trí xà ngang khung treo điện cực chiếm 50 cm Các cực lắng cách đáy 50 cm + Bên thiết bị phễu thu bụi, chọn chiều cao phễu m Để thuận tiện cho việc thu bụi vận chuyển bụi , bố trí thiết bị cách mặt đất 1,5 m + Thiết bị thiết kế gồm trường tĩnh điện riêng biệt, chọn khoảng cách trường gần 0,5 m Trong khoảng khơng gian ta bố trí hệ thống rung gõ để giũ bụi phân phân phối lại dịng khí + Đầu vào dịng khí bố trí thiết bị phân phối khí khuếch tán đưa dịng khí vào thiết bị, đầu dịng khí có chụp tập trung để thu dịng khí ra.Hệ thống phân phối khí dạng lưới đặt trước hệ thống thu gom bụi, phân phối khí dạng ô vuông có chiều dày mm + Chọn góc chụp đỉnh 100 o => chiều dài chụp L c=6 m Phần tầng mái cao chứa tụ điện, phần đáy chứa búa gõ 30 Bảng IV.2: Các thông số kỹ thuật thiết bị lắng bụi tĩnh điện STT Các đại lượng Đơn vị Kết Nm3/s 28,04 Lưu lượng khói vào Nhiệt độ khói o C 135 Hiệu suất lắng bụi tính tốn % 97 Vận tốc dịng khí m/s Kích thước thân thiết bị L*B*H M 8*4*6 Tổng chiều cao thiết bị M 11,5 Tổng chiều dài thiết bị M 20 Tổng diện tích bề mặt lắng m2 1200 Số trường tĩnh điện Trường 10 Số điện cực lắng/trường Tấm 13 11 Số dãy điện cực phóng/trường Dãy 12 12 Số điện cực phóng/trường Điện cực 288 13 Chiều dài điện cực ion hóa M 5,7 14 Tổng chiều dài điện cực ion hóa M 3268 15 Cường độ dòng điện mA/m 0,1862 16 Điện áp làm việc kV 50 17 Điện áp tới han kV 34,651 kW 26 18 Điện tiêu thụ 4.2./ Tính tốn thiết bị phụ trợ cho ESP a Tính tốn lớp bảo ơn- chiều dày thân tháp Tính tốn lớp bảo ôn Ta có : - bề dày lớp nhôm bảo vệ - bề dày lớp bimut cách ẩm - bề dày polyurethan cách nhiệt Bề dày tự chọn hệ số dẫn nhiệt cho bảng : STT vật liệu lớp nhôm bảo vệ (m) (W/m.K) 0,001 203,8 31 lớp bitmut lớp polyurethan lớp nhôm bảo vệ 0,003 0,18 0,0325 0,001 203,8 Chiều dày lớp cách nhiệt : + )] Trong : –hệ số dẫn nhiệt lớp cách nhiệt K-hệ số truyền nhiệt bề mặt vách bao che ,chọn K = 0,6 W/K –hệ số tỏa nhiệt từ khơng khí đến mặt ngồi thiết bị , W/K - hệ số tỏa nhiệt từ mặt thiết bị đến khơng khí bên , W/K + )]=0,049 m Chiều dày lớp bảo ôn = 0,049 + 0,001.2 + 0,003 = 0,054 m = 54 mm Chiều dày khí - Thân tháp hình hộp chữ nhật cao H = m , dài L = m , rộng B= m - Chọn vật liệu chế tạo thân nắp ESP thép không gỉ, bền nhiệt chịu nhiệt X18H10T có: + Giới hạn bền: δk = 550 N/m2 ,δc = 220 N/m2 - Mỗi đoạn tháp từ thép hàn hồ quang theo kiểu giáp nối bên có hệ số bền mối hàn: ϕ = 0,95 - Chiều dày thân tháp tính theo S= Dt P +C 2[δ ]ϕ − P ( m) Dtđ - Đường kính tương đương thiết bị , Dtđ = = 6,4 m C - Hệ số bổ xung C = C1 + C2 + C3 C1- hệ số bổ sung ăn mòn với thép X18H10T: C1 = mm C2- hệ số bổ xung bào mòn hạt rắn C2 = mm C3 - hệ số bổ xung dung sai chiều dày,phụ thuộc vào chiều dày thép -> C =1 + 1+ C3 ,mm [δk] - ứng suất thép 32 [δk] = [δk] = δk nk δc nc (N/m2) (N/m2) nk, nc : hệ số an tồn giới hạn bền giới hạn nóng chảy nk = 2,6; nc = 1,5 -> [δk] = = 211,5 N/m2 [δk] = = 146,67 N/m2 Để đảm bảo an toàn sản xuất, chọn ứng suất nhỏ [δk]=146,67N/m2 P - áp suất tác dụng lên thiết bị P = PLV + Ptt N/m2 PLV - áp suất làm việc tháp PLV = 1,0129.105 N/m2 Ptt - áp suất thuỷ tĩnh -> P = PLV = 1,0129.105 N/m2 -> Chiều dày tháp: S = 4,4+ C3(mm)  S > mm => C3 = 0,7 mm  S = 4,4 + 0,7 = 5,1 Lấy S = mm Kiểm tra ứng suất theo áp suất thuỷ lực P0 = Pth + Ptt Pth - áp suất thử thuỷ lực Pth = 1,5P = 1,5.1,0129.105 = 1,5194 N/m2 -> P0 = Pth = 1,5194 N/m2 -> ứng suất δ = = =201.106 (N/m2) = = 183,33.106 (N/m2) ( không thỏa mãn ) + chọn S = mm Tính lại ứng suất : δ = = = 165.106 (N/m2) 33 = = 183,33.106 (N/m2) (thỏa mãn ) b Chọn đĩa phân phối khí + Đĩa phân phối khí có chiều dài 10,7 m; chiều rộng 4,8 m  Diện tích đĩa phân phối F = 10,7.4,8 = 52 m2 + Đĩa làm vật liệu thép X18H10T có chiều dài mm • Hình IV.1: Đĩa phân phối khí Chọn diện tích lỗ phân phối chiếm khoảng đĩa phân phối khí chiếm 70 % diện tích phân phối  Sphân phối khí = 52.0,7 = 36,4 m2 • Chọn đường kính lỗ phân phối d = 0,55 m  Diện tích lỗ phân phối khí : Slỗ = = 0,238  Số lỗ phân phối khí: k = 36,4:0,238 = 165 lỗ ( chọn 165 lỗ) • Chọn theo chiều dài ( chiều cao ESP) có 11 lỗ => theo chiều rộng có 15 lỗ KẾT LUẬN Đồ án tiến hành tính tốn nồng độ số chất nhiễm khói thải lị nung clinker Nồng độ bụi khói thải lị nung vượt QCVN 23:2009/BTNMT, tiêu khác nằm giới hạn cho phép Xử lý khói thải lò nung xi măng vấn đề cần thiết nhằm giải nhiễm bụi, khí thải gây Nó có ảnh hưởng lớn đến cảnh quan mơi trường lẫn sức khỏe người Việc lựa chọn phương pháp xử lý thích hợp thường đặc điểm bụi, yếu tố kinh tế vận hành Công nghệ lọc bụi tĩnh điện ESP với nhiều ưu điểm vượt trội ứng dụng rộng rãi, mang lại hiệu cao theo tính tốn áp dụng thực tiễn thành công với nhiều nhà máy sản xuất xi măng tại, thích hợp với yêu cầu đầu điều kiện khí hậu Ngồi giải pháp kỹ thuật cơng nghệ chủ yếu có tính chất định làm giảm nhẹ chất ô nhiễm gây cho người mơi trường, biện pháp hỗ trợ góp phần làm hạn chế ô nhiễm cải tạo môi trường Giáo dục ý thức vệ sinh môi trường 34 vệ sinh công nghiệp cho cán bộ, nhân viên sở Thực thường xuyên có khoa học chương trình vệ sinh quản lý chất thải xí nghiệp vệ sinh nhà xưởng hàng ngày vệ sinh xí nghiệp hàng tuần… Ứng dụng hình thức giáo dục khác làm áp phích, báo, … để nâng cao nhận thức tầm quan trọng mơi trường cho tồn thể cán cơng nhân viên Trong q trình làm đồ án cịn có nhiều sai sót, em mong thầy, giáo góp ý cho làm em hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! TÀI LIỆU THAM KHẢO - PGS.TS Hoàng Văn Phong (2006), 20 chủng loại xi măng công nghệ sản xuất, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Hà Nội - PGS Bùi Văn Chén (2001), Kỹ thuật sản xuất xi măng Pooclăng chất kết dính, Đại học Bách khoa Hà Nội - Trần Ngọc Chấn (2001), Ơ nhiễm khơng khí xử lý nước thải – Tập Cơ học bụi phương pháp xử lý bụi, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Hà Nội - Trần Ngọc Chấn (2001), Ơ nhiễm khơng khí xử lý nước thải – Tập Cơ học bụi phương pháp xử lý bụi, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Hà Nội - Lý Bích Thủy (2018), Bài giảng kỹ thuật kiểm sốt nhiễm khơng khí, Đại học bách khoa Hà Nội - Phạm Văn Bôn (2004), Quá trình thiết bị cơng nghệ hóa học thực phẩm tập 5, Nhà xuất đại học quốc gia Thành Phố Hồ Chí Minh - GS.TSKH Nguyễn Bin, PGS.TS Đỗ Văn Đài, KS Long Thanh Hùng, TS Đinh Văn Huỳnh, PGS.TS Nguyễn Trọng Khuông, TS Phan Văn Thơm, TS Phạm Xuân Toàn, TS 35 Trần Xoa (1990), Sổ tay q trình cơng nghệ hố chất tập 1, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội - GS.TSKH Nguyễn Bin, PGS.TS Đỗ Văn Đài, KS Long Thanh Hùng, TS Đinh Văn Huỳnh, PGS.TS Nguyễn Trọng Khuông, TS Phan Văn Thơm, TS Phạm Xuân Toàn, TS Trần Xoa (1990), Sổ tay q trình cơng nghệ hố chất tập 2, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội -BỘ CÔNG THƯƠNG (2011), Tài liệu hướng dẫn sản xuất ngành xi măng, Hợp phần Sản xuất công nghiệp 36 ... Tùy thiết bị lò nung ầm yêu cầu loại nhiên liệu có khác 1.1.4 Sơ đồ sản xuất xi măng Hình 1.Sơ đồ sản xuất xi măng ⁕ Thuyết minh sơ đồ: Giai đoạn 1: tách chiết ngun liệu thơ: Xi măng có sử dụng... tổng vượt mức quy định Do giới hạn đồ án II nên em xin phép tính tốn đến trình xử lý bụi Sau em xin đề xuất cơng nghệ xử lý thích hợp CHƯƠNG III: ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ 3.1.Đề xuất thuyết minh... áp phích, báo, … để nâng cao nhận thức tầm quan trọng mơi trường cho tồn thể cán cơng nhân viên Trong q trình làm đồ án cịn có nhiều sai sót, em mong thầy, giáo góp ý cho làm em hoàn thiện Em xin